制備釩氮合金中的熱量和物料的利用方法與流程

本發明涉及鋼鐵冶金領域，尤其涉及制備釩氮合金中的熱量和物料的利用方法。

背景技術：

釩氮合金主要應用領域為煉鋼的添加劑，添加后可顯著提高鋼材的強度和韌性。目前制備釩氮合金普遍采用碳熱還原滲氮法，所用的原料主要為釩的氧化物，包括V₂O₃和V₂O₅。同V₂O₅相比，以V₂O₃為原料具有一定的優勢，V₂O₃熔點高，還原時不需要添加低溫預熱段，工藝簡單。另外，V₂O₃單位質量含釩量高，單爐產能大、效率高。但是V₂O₃的制備成本相對較高，偏釩酸銨直接焙燒就可以得到V₂O₅，但是V₂O₃需要在CO氣氛下焙燒才可得到。為了降低V₂O₃的制備成本，擬對釩氮合金生產的尾氣進行充分的利用。在釩氮合金的生產過程中產生的尾氣中含有一定的CO，同時尾氣還具有較高的溫度，目前這部分能量和資源并沒有得到充分的利用，產生的尾氣是通過燃燒處理后直接排空，造成了一定的資源浪費。

技術實現要素：

發明的目的：為了提供一種效果更好的制備釩氮合金中的熱量和物料的利用方法，具體目的見具體實施部分的多個實質技術效果。

為了達到如上目的，本發明采取如下技術方案：

制備釩氮合金中的熱量和物料的利用方法，其特征在于，

包含如下步驟：

步驟一：對釩氮合金生產用工業中頻爐的尾氣利用，對尾氣中的熱量回收利用，將排放的尾氣通入利用爐中使其在爐中再次利用，利用排放的尾氣熱量烘干五氧化二釩生球，同時還原五氧化二釩得到四氧化二釩和三氧化二釩;

步驟二：利用尾氣還原的三氧化二釩球投入中端設有中頻感應爐的立窯中，通入氮氣，進行碳化氮化處理，最后經過冷卻到預定溫度后出料。

本發明進一步技術方案在于，所述步驟一通過如下結構完成，包含尾氣管道，尾氣管道連接有三通，通過三通尾氣能夠通入外排管道或者回收管，所述回收管穿過換熱空間，換熱空間置有五氧化二釩，回收管穿過換熱空間的部分為換熱管段，回收管穿過換熱段后通入吸收箱，吸收箱內部包含水能吸收二氧化碳和二氧化氮，回收管經過吸收箱后通入換熱空間中，沒有被吸收的一氧化碳對五氧化二釩進行氧化。

本發明進一步技術方案在于，所述換熱管段為金屬材質，換熱管段的其他段為隔熱材料，隔熱材質的段落和金屬材質的段落螺紋連接。

本發明進一步技術方案在于，所述換熱管段為平板狀，平板狀結構橫向分布。

本發明進一步技術方案在于，所述回收管穿過換熱段后包含一個朝下的下轉彎。

本發明進一步技術方案在于，所述換熱空間包含格柵板，五氧化二釩放在格柵板上。

本發明進一步技術方案在于，所述回收管經過吸收箱后通入換熱空間的入口位于換熱空間的下方。

本發明進一步技術方案在于，所述平板狀內貼換熱空間的內壁但是有通氣間隙。

采用如上技術方案的本發明，相對于現有技術有如下有益效果：本方案降低了V2O3的生產成本，減少了中頻爐加熱時間，簡化了工序，提高釩氮合金單爐產能，進而降低了釩氮合金生產成本。

附圖說明

為了進一步說明本發明，下面結合附圖進一步進行說明：

圖1為發明結構示意圖；

其中：1.尾氣管道；2.外排管道；3.三通閥；4.回收管；5.還原氣入口；6.換熱空間；7.換熱管段；8.格柵板；9.下轉管；10.吸收箱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例進行說明，實施例不構成對本發明的限制：

制備釩氮合金中的熱量和物料的利用方法，其特征在于，

包含如下步驟：

步驟一：對釩氮合金生產用工業中頻爐的尾氣利用，對尾氣中的熱量回收利用，將排放的尾氣通入利用爐中使其在爐中再次利用，利用排放的尾氣還原五氧化二釩得到三氧化二釩，同時利用尾氣熱量烘干五氧化二釩生球；

步驟二：利用尾氣還原的三氧化二釩球投入中端設有中頻感應爐的立窯中，通入氮氣，進行碳化氮化處理，最后經過冷卻到預定溫度后出料。

本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：充分利用尾氣還原V2O5得到V2O3，將得到的V2O3球料在中頻爐中通入氮氣并加熱，最終得到釩氮合金，本方案降低了V2O3的生產成本，減少了中頻爐加熱時間，簡化了工序，提高釩氮合金單爐產能，進而降低了釩氮合金的生產成本。

作為進一步的改進，所述步驟一通過如下結構完成，包含尾氣管道，尾氣管道連接有三通，通過三通尾氣能夠通入外排管道或者回收管，所述回收管穿過換熱空間，換熱空間置有五氧化二釩，回收管穿過換熱空間的部分為換熱管段，回收管穿過換熱段后通入吸收箱，吸收箱內部包含水能吸收二氧化碳和二氧化氮，回收管經過吸收箱后通入換熱空間中，沒有被吸收的一氧化碳對五氧化二釩進行氧化。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：該結構既能直接將尾氣進行排放，實現的過程是調整三通，實現直接對尾氣的排放，如果要利用尾氣，調整尾氣到回收管道，所述回收管道能將熱量傳遞給換熱空間，同時，還能將其中的一氧化碳作為還原劑對五氧化二釩進行還原，既能防止了一氧化碳的排放，要是有一氧化氮也能被充分利用。

作為進一步的改進，所述換熱管段為金屬材質，換熱管段的其他段為隔熱材料，隔熱材質的段落和金屬材質的段落螺紋連接。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：金屬材質傳熱方便，隔熱材質隔熱效果好，使得整體的結構能更有效地利用熱能。

所述換熱管段為平板狀，平板狀結構橫向分布。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：開創性地見圓形的管道連接到平板狀結構上，使得管道有一段為扁平的平板狀，使得整體的氣體能夠迅速換熱，增大散熱面積。

所述回收管穿過換熱段后包含一個朝下的下轉彎。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：本處的下折彎能起到的效果是，因為熱氣能夠上升，因此，傳熱完成的氣體朝下運行，熱氣體會聚集在上方在換熱空間中進行換熱。

所述換熱空間包含格柵板，五氧化二釩放在格柵板上。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：格柵板上包含孔，一氧化碳不僅僅能夠從上方接觸五氧化二釩，還能夠通過下方的孔接觸五氧化二釩。

所述回收管經過吸收箱后通入換熱空間的入口位于換熱空間的下方。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：一氧化碳會升起來，和五氧化二釩接觸進行還原。

所述平板狀內貼換熱空間的內壁但是有通氣間隙。本處的技術方案所起到的實質的技術效果及其實現過程為如下：開創性地，本處的平板狀既能夠傳熱，又能作為阻擋結構，讓一氧化碳和五氧化二釩在被平板狀結構隔絕的空間進行充分接觸，開創了管道的新用途。

開創性地，以上各個效果獨立存在，還能用一套結構完成上述結果的結合。

需要說明的是，本專利提供的多個方案包含本身的基本方案，相互獨立，并不相互制約，但是其也可以在不沖突的情況下相互組合，達到多個效果共同實現。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本領域的技術人員應該了解本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的范圍內。